Фосфор (Р)

Для растения – источник энергии.

Исключительно важную роль в процессах обмена энергии фосфор играет и в растительных организмах .

Физиологическое значение фосфора определяется тем, что он входит в состав ряда органических соединений – нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), нуклеотидов (АТФ, НАД, НАДФ), нуклеопротеидов, витаминов и многих других, которые играют центральную роль в обмене веществ. Фосфолипиды являются компонентами биологических мембран, причем именно присутствие фосфата в их структуре обеспечивает гидрофильность, остальная часть молекулы липофильная. Многие витамины и их производные, содержащие фосфор, являются коферментами и принимают непосредственное участие в каталитических реакциях, которые ускоряют ход важнейших процессов обмена (фотосинтез, дыхание и т.д.). Фосфор содержится в составе такого органического соединения как фитин (Са–Mg соль инозитфосфорной кислоты), являющийся основной запасной формой фосфора в растении. Особенно много фитина в семенах (до 1–2% сухой массы).
Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза и энергия, которая выделяется при окислении ранее синтезированных органических соединений в процессе дыхания, аккумулируется в растениях в виде энергии фосфатных связей в так называемых макроэргических соединениях, важнейшим из которых является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Накопленная в АТФ при фотосинтетическом и окислительном фосфорилировании энергия используется для всех жизненных процессов роста и развития растения, для поглощения питательных веществ из почвы, для синтеза органических соединений и их транспорта. При недостаточности фосфора нарушается обмен энергии и веществ в растениях.

Фосфор попадает в корневую систему и функционирует в растениях в виде окисленных соединений, главным образом, остатков ортофосфорной кислоты (Н 2 РО 4 – , HPО 4 2– , РО 4 3–). При всех преобразованиях в растительном организме фосфор сохраняет степень окисления, при этом все преобразования сводятся либо к присоединению, либо к переносу остатка фосфорной кислоты (фосфорилирование и трансфосфорилирование).

Фосфорилирование – это присоединение остатка фосфорной кислоты к органическому соединению с образованием эфирной связи, например, взаимодействие фосфорной кислоты с карбонильной, карбоксильной или спиртовой группой. Фосфорилирование белков осуществляется ферментами протеинкиназами и контролирует ход обменных реакций в организме, включая синтез белка и РНК, регуляцию активности ферментов, и лежит в основе работы сигнальных цепей. Фосфорилировать могут и другие соединения. Например, при фосфорилировании сахаров образуются сахарофосфаты – эфиры сахаров и фосфорной кислоты. Эти соединения более лабильны и реакционноспособны, чем свободные сахара, играют существенную роль при дыхании, во взаимных превращениях углеводов, в их синтезе.
Трансфосфорилирование – это процесс, при котором остаток фосфорной кислоты, включенный в состав одного органического вещества, переносится на другое органическое вещество. Ряд важнейших в биологическом отношении фосфорных соединений содержит несколько остатков фосфорной кислоты. Для фосфора характерна способность к образованию связей с высоким энергетическим потенциалом (макроэргические связи). Такие связи нестабильны, это облегчает их обмен и позволяет использовать энергию на сами биохимические и физиологические процессы. Важным соединением, содержащем макроэргические фосфорные связи, является АТФ. Фосфорная кислота, попадая в живые клетки корня растения, быстро включается в состав нуклеотидов, образуя АМФ и АДФ. Далее в процессе субстратного и окислительного фосфорилирования (анаэробная и аэробная фазы дыхания) образуется АТФ.

Особенно резко у всех растений дефицит фосфора сказывается на образовании репродуктивных органов. Его недостаточность тормозит развитие и задерживает созревание семян, вызывает снижение урожая и ухудшение его качества. Растения при недостаточности фосфора резко замедляют рост, листья их приобретают (сначала по краям, а затем по всей поверхности) серо–зеленый, пурпурный или красно–фиолетовый цвет. У зерновых злаков дефицит фосфора снижает кущение и образование плодоносящих стеблей. Признаки фосфорного голодания обычно проявляются уже на начальных стадиях развития растений, когда они имеют слаборазвитую корневую систему и не способны усваивать сложнорастворимые фосфаты почвы.

Усиленное обеспечение растений фосфором ускоряет их развитие и позволяет получать более ранний урожай, одновременно улучшается и его качество.

Лекарственные растения, содержащие фосфор :
виды полыни Artemisia L., Asteraceae (трава, содержание – 1,2–1,3%);
копеечник Гмелина Hedysarum gmelinii Ledeb., Fabaceae (трава, содержание – 1,03%);
ковыль перистый Stipa pennata L., Poaceae (трава, содержание – 0,88%);
зопник клубненосный Phlomis tuberosa L., Lamiaceae (клубни, трава, содержание – 0,85%);
тимьян ползучий Thymus serpyllum L., Lamiaceae (трава, содержание – 0,67%);
костер безостый Bromopsis inermis (Leys). Holub, Poaceae (трава, содержание – 0,65%);
лапчатка кустарниковая Pentaphylloides fruticosa (L.) O. Schwarz., Rosaceae (трава, содержание – 0,13–0,5%);
клевер луговой Trifolium pratense L., Fabaceae (листья, соцветия);
рябина обыкновенная Sorbus aucuparia L., Rosaceae (плоды – 1% *);
виды боярышника Crataegus L., Rosaceae (плоды – 1% *).

_____________________

* Особенно много фосфора содержится в семенах.

. Он входит в состав как минеральных (5 – 15%), так и органических (85 – 90%) соединений, находящихся в растениях. Наиболее биологически важные фосфорсодержащие соединения – это нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), макроэргические соединения (АТФ), нуклеотиды, нуклеопротеиды, фосфолипиды, ферменты, витамины, фитин и пр. Фосфор участвует в большинстве обменных процессов растений. Энергия солнечного света и полученная в результате расщепления ранее созданных органических соединений аккумулируется в растениях в виде энергии фосфатных связей (в АТФ), а затем используется культурами для поглощения питательных веществ, роста, развития, синтеза новых органических веществ и их транспортирования.

Хотя фосфор не входит в состав жиров, углеводов да и многих простейших белковых молекул растительных клеток, образование этих органических соединений без его участия становится невозможным. В процессе фотосинтеза происходит поглощение растением углекислого газа и воды, которые являются базовыми элементами для синтеза сложных органических молекул. Именно с участием фосфатов, находящихся в хлоропластах, осуществляется преобразование углекислого газа в анионы угольной кислоты – основополагающий "строительный элемент" всех органических соединений. Фосфор стимулирует формирование корневой системы: корни активнее ветвятся и глубже проникают в почву. Это помогает растениям лучше обеспечивать себя питанием.

Наибольшую потребность в фосфоре растения испытывают на самых ранних этапах своего развития, во время формирования корневой системы, а также в фазе цветения и образования плодов. Критической в отношении фосфорного питания для всех культур является фаза всходов, когда относительно слабая корневая система способна поглощать фосфорные соединения лишь на ограниченной территории. Недостаток элемента в этот период вызывает в дальнейшем патологические изменения в ростовых и репродуктивных процессах растений.

М аксимальная потребность в фосфоре у различных культур наблюдается в разный период, но происходит это, главным образом, во время цветения, формирования плодов и их созревания. Недостаточное количество доступного фосфора негативно отражается на развитии культур и формировании урожая. Из-за снижения продуктивности растений, значительного ухудшения органолептических качеств плодов сельскохозяйственные производители терпят большие убытки. Поэтому получить хорошие урожаи с высокими качественными показателями возможно лишь при обеспечении растений полноценным фосфорным питанием.

Содержание фосфора в пахотном слое непостоянно и составляет от 0,05 до 0,25%, причем около 75 – 90% его общего количества представлены неорганическими труднорастворимыми соединениями (фосфаты железа, кальция, алюминия). Низкая подвижность фосфатов затрудняет их миграцию в почвенных горизонтах, вымывание, выветривание, поэтому они остаются в плодородных шарах грунта, но усваиваться культурами такие формы фосфора не могут. Доступным для растений остается только фосфор, который находится в почвенном растворе. При общем содержании элемента 1 т/1 га почвы его подвижные соединения составляют не более 1 кг/1 га. Поэтому из общих запасов фосфора, находящегося в корнеобитаемом слое, культуры способны усвоить лишь доступные для них 3 – 5% от общего количества.

Усваиваемость растениями фосфора, находящегося в почвенном растворе, полностью зависит от кислотной реакции грунта. Как в кислых, так и в щелочных почвах фосфор образует нерастворимые соединения: с кальцием (при рН > 7,5), с алюминием (рН < 4,8 – 5,0), железом (рН < 3,8 – 4,5). Поэтому наиболее эффективны фосфорные соединения в грунтах с нейтральной реакцией кислотно-щелочной среды. Для повышения доступности элемента нередко прибегают к раскислению почв известкованием.

Ежегодно во всём мире вместе с урожаями из почв выносится более 10 миллионов тонн фосфорной кислоты. При этом ситуация осложняется тем, что в природе не существует естественных источников пополнения запасов фосфора в грунте. Основные фосфорсодержащие минералы – апатиты и фосфориты, объемы которых в мире ограничены, служат сырьем для получения необходимых фосфорных соединений. Чтобы решить проблему с обеспечением растений достаточным количеством фосфора, аграрии используют фосфорные удобрения . По степени растворимости в воде, а следовательно и доступности, их классифицируют на три группы: легкорастворимые (суперфосфаты), слаборастворимые (преципитат) и труднорастворимые (фосфоритная, костная, рыбная мука). Удобрения, входящие в две последние группы, способны легко растворяться в слабокислой и кислой среде.

Показателем эффективности каждого удобрения является выраженное в процентном соотношении количество в нем действующего вещества (д. в.) , т. е. количество главного элемента (фосфора), который может усваиваться растениями. Для суперфосфата эта величина составляет 20%, в обогащенном суперфосфате содержится до 24% доступного фосфора, максимальное количество действующего вещества (40 – 50%) присутствует в двойном гранулированном суперфосфате. Количество доступного фосфора (д. в.) в фосфоритной муке может колебаться от 20% до 30%, в костной муке – от 15% до 33%. Для преципитата показатель действующего вещества – 38%. В аммофосе и диаммофосе содержание доступного фосфора достигает 45 – 52%, а в термофосфатах – от 20 % до 30%.

Пожалуй, самым распространенным минеральным фосфорным удобрением является суперфосфат . Легкоусваиваемый растениями оксид фосфора (P 2 O 5) составляет в нём до 20% (в более концентрированном двойном суперфосфате – более 45%). Также в суперфосфате содержатся кальций, цинк, сера, бор и другие полезные элементы. Удобрение выпускается в виде мелкодисперсного порошка и гранул. Подходит для всех видов культур. Вносится осенью, под вспашку или весной, во время предпосевных работ. Хорошо сочетается с другими удобрениями, потому может применяться в комплексе с ними. Требует тщательного перемешивания с грунтом. Наиболее эффективен в растворенном состоянии, на нейтральных почвах. Его систематическое применение не вызывает каких-либо изменений кислотно-щелочной реакции грунтов.

Аммофос и диаммофос (гидрофосфат аммония) представляют собой сложные азотнофосфорные минеральные удобрения, содержащие более 60% азота и фосфора. Входящие в их состав фосфаты в своём большинстве хорошо растворяются в воде. Препараты предназначены для применения в любой почвенно-климатической зоне. Фосфор в аммофосе более подвижен и лучше усваивается культурами по сравнению с содержащимся в суперфосфате. Применение аммофоса и диаммофоса на почвах с нейтральной и слабощелочной реакцией более предпочтительно, так как они создают растениям лучшие условия для фосфорного питания, чем суперфосфат.

Природными источниками фосфора органического происхождения служат костная и рыбная мука , которые представляют собой универсальные натуральные подкормки, применяемые практически для всех видов садовых, огородных и полевых культур. Эти удобрения абсолютно безвредны, поэтому вносить их можно в любой вегетационный период растений. Но осуществить оперативное устранение дефицита фосфора путем внесения костной или рыбной муки невозможно. Для них характерен длительный период действия, так как разложение их компонентов под воздействием почвенных микроорганизмов и переход подвижной формы фосфора в почвенный раствор происходит постепенно. Вместе с тем, достаточно однократного внесения муки, чтобы обеспечить растения необходимым количеством фосфора на период 5 – 8 месяцев.

Костная мука богата не только фосфором, но и другими ценными соединениями и элементами, в том числе азотом, кальцием и калием, железом, магнием, цинком и др. Особенность её применения заключается в способности снижать кислотность почвы, поэтому костную муку желательно применять на грунтах с кислой реакцией. Рыбная мука превосходит костную по количеству содержащегося в ней азота (до 10%), и она меньше выщелачивает почву, чем костная. Рекомендуется для внесения на известковых и суглинистых почвах. Хороший результат достигается при смешивании костной и рыбной муки. Использовать удобрение можно в течение всего сезона. Внесение костной и рыбной муки в почву одновременно с другими органическими удобрениями (навоз, перегной, коровяк, компост) во время осенней или весенней вспашки помогает повысить плодородность земель и обеспечить увеличение будущих урожаев.

представляет собой минеральное фосфорсодержащее удобрение, получаемое из апатитов и других осадочных пород. Отличается низкой стоимостью, экологической безопасностью и продолжительностью действия. Количество содержащегося в ней фосфора достигает 17 – 30%, но он представлен неорганическим трикальцийфосфатом (Ca 3 (PO 4 ) 2 ), который в кислой среде постепенно переходит в доступное для растений соединение дигидрофосфат (Ca(H 2 PO 4 ) 2 H 2 O). Именно поэтому применение фосфоритной муки наиболее целесообразно на кислых почвах (торфяники, подзолистые грунты), а также в комплексе с органическими (навоз, перегной, компост) или кислыми удобрениями (сульфат аммония, аммиачная селитра, хлористый аммоний). Вносится удобрение до посева, средняя норма расхода фосфоритной муки: 1,5 – 2 т/га.

Преципитат относится к труднорастворимым фосфорсодержащим удобрениям: очень слабо растворяется в воде, но отличается хорошей растворимостью в органических и минеральных кислотах. Это негигроскопичный порошкообразный препарат, концентрация фосфора в котором достигает 30%. Может использоваться на любых видах почв и, практически, для всех культур. По степени эффективности действия не уступает суперфосфату. Обладает побочным действием – снижает уровень кислотности при закислении почв.

Термофосфаты включают удобрения, получаемые в результате прокаливания природных минералов (апатитов и других фосфатов) с содой, карбонатами, силикатами и пр. Также к ним относятся некоторые отходы металлургической промышленности (томасшлак, бесфторный фосфат, мартеновский шлак). Содержание фосфора в термофосфатах может колебаться от 15% до 30%. Большая часть термофосфатов относится к слаборастворимым удобрениям, поэтому их следует вносить в почву заблаговременно, чтобы содержащийся в них фосфор успел раствориться в почвенном растворе.

Практика применения фосфорных удобрений показывает, что более благоприятные условия для питания культур, а следовательно для получения высоких урожаев создаются при регулярном дозированном пополнении запасов фосфора в почвах, чем в случае одноразового внесения значительного количества фосфорсодержащих препаратов.

Глава 6. Фосфорные удобрения

Фосфор и его роль в питании растений

Фосфор – один из трех главных элементов питания растений. По объемам использования в качестве удобрительного элемента он идет вслед за азотом. Это важнейший биогенный элемент, необходимый для жизнедеятельности всех организмов. Соединения фосфора с кислородом (фосфорные кислоты и фосфаты), являясь самыми распространенными в природе, имеют исключительно важное значение для существования и развития растительного и животного мира. Без фосфорной кислоты не может существовать ни одна живая клетка. В связи с этим фосфор назвали «ключом жизни».

По некоторым литературным данным, способ получения фосфорной кислоты был известен арабским алхимикам уже в XII в. Но общепризнанной датой открытия фосфора считается 1669 г., когда немецкий аптекарь X. Брандт, как и другие алхимики Западной Европы, искал заветный «философский камень» и при прокаливании с песком сухого остатка от выпаривания мочи и последующей перегонке его без доступа воздуха получил «удивительное» светящееся в темноте вещество, свет которого не обжигал. В 1777 г. французский химик А. Лавуазье установил, что открытое X. Брандтом вещество представляет собой новый элемент, названный позже фосфором (от греческого phos – «свет», phoros – «несу» – несущий свет, «светоносец»).

Фосфор образует несколько аллотропных форм: белый, красный и черный фосфор. При определенных условиях все три формы могут переходить друг в друга. Наибольшей химической активностью обладает белый фосфор. Красный фосфор используется в спичечном производстве. Однако красный элементарный фосфор перспективен в качестве удобрения. При добавлении к нему солей меди он окисляется в почве и переходит в доступное состояние.

Фосфор содержится в растениях в органических (обычно до 90% общего количества) и минеральных соединениях. Соотношение органических и минеральных соединений фосфора зависит от возраста растений и общей обеспеченности их фосфором. В молодых растениях доля органического фосфора всегда значительно больше, чем в старых. Однако при обильном обеспечении почв фосфором доля неорганических фосфатов в более старых листьях может оказаться даже выше. В репродуктивных органах фосфора концентрируется в 3–6 раз больше, чем в вегетативных. Семена должны иметь запас фосфора, достаточный на период формирования корней, которые начнут поглощать его из почвы.

Фосфор играет исключительно важную роль в жизнедеятельности растений. Он содержится в клеточной протоплазме, входит в состав хромосом, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, некоторых витаминов, ферментов, эфиров, фитина, других органических веществ и принимает активное участие в образовании белковых веществ. В процессах дыхания и брожения одну из центральных функций выполняет фосфорная кислота, являющаяся буфером при регуляции обмена углеводов.

Частично в живых клетках фосфор присутствует в виде орто- и пирофосфорных кислот и их производных. Фосфатная группа обладает важными связывающими свойствами и способна принимать участие в сильных (электростатических) связывающих взаимодействиях с катионами металлов и аминов. Фосфор легко образует ряд ковалентных соединений – от простых эфиров (триметил- или триэтилфосфат) до сложных макромолекул дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК) кислот, которые являются составной частью биологических регуляторных молекул. Фосфор является обязательным компонентом ряда коферментных систем, катализирующих ряд реакций азотного обмена.

Важными органическими фосфорсодержащими соединениями в растениях являются нуклеиновые кислоты, играющие большую роль в наследственной функции организма. Это сложные высокомолекулярные вещества, состоящие из азотистых оснований, молекулы углеводов (рибозы или дезоксирибозы) и фосфорной кислоты. В растениях на долю нуклеиновых кислот приходится от 0,1 до 1 %, а на долю фосфора в нуклеиновых кислотах (в пересчете на Р 2 О 5) около 20 %. Высоким содержанием нуклеиновых кислот отличаются зародыши семян, пыльца, кончики корней.

Нуклеиновые кислоты участвуют в синтезе белков, процессах роста и размножения, передаче наследственных свойств, влияют на процессы дыхания, образования ряда ферментов. РНК играет роль «матрицы», на которую последовательно укладываются молекулы аминокислот, образующие специфический для данного организма белок. ДНК, входящая в состав хромосомного аппарата ядра, ответственна за передачу наследственных свойств и накопленной биологической информации, благодаря которой в определенном порядке и последовательности соединяются аминокислоты, образующие различные белки.

Огромную роль в обмене веществ играют макроэргические соединения, содержащие богатые энергией связи. Известно множество макроэргических соединений и в большинство из них входит фосфор. Среди них особое место занимает аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) – своеобразный хранитель и носитель энергии во многих синтетических процессах. При гидролизе АТФ, входящей в состав РНК, высвобождается около 55 кДж/моль, в то время как гидролиз обычных связей дает 8–12 кДж/моль. Макроэргические фосфатные связи принимают участие в процессах фотосинтеза, дыхания, биосинтеза белков, жиров, крахмала, сахарозы, ряда аминокислот, других соединений.

Соединения фосфора с белковыми веществами – фосфоропротеиды – катализируют течение биохимических реакций.

Сахарофосфаты-эфиры – производные простых сахаров и фосфорной кислоты – вследствие своей мобильности играют большую роль в процессах фотосинтеза, дыхания. Их содержание изменяется в зависимости от возраста растений, условий питания и других факторов от 0,1 до 1% от сухой массы.

При участии фосфора происходит углеводный обмен в растениях. Превращение углеводов начинается с присоединения фосфорной кислоты к молекулам углеводов или с ее отщепления, т.е. с процессов фосфорилирования и де- фосфорилирования. Самый распространенный фосфорный эфир – глюкозо-6-фосфат. Он синтезируется в растениях путем переноса фосфорной кислоты с АТФ на глюкозу. Одновременно при этом образуется АДФ.

Фосфорилированные сахара играют важную роль в процессах дыхания и гликолиза (окисления углеводов до пировиноградной кислоты). Фосфорилирование происходит уже в самом начале фотосинтеза, как только на листья попадает свет. Принципиальное значение имеет перевод световой энергии в химическую путем образования АТФ в световой реакции фотосинтеза.

Фосфорная кислота принимает активное участие в биосинтезе сахарозы, в ферментативных превращениях форм углеводов, передвижений углеводов (в клубни картофеля, корни сахарной свеклы и т.д.). В связи с этим фосфорные удобрения положительно влияют на накопление в растениях крахмала, сахаров, других углеводов. Фосфор также благоприятствует накоплению в плодах красящих и ароматических веществ, улучшает их лежкость.

Важную биологическую роль выполняют в растениях фосфатиды, или фосфолипиды. Это сложные эфиры глицерина, жирных кислот и фосфорной кислоты. Они входят в состав фосфолипидных мембран, которые регулируют проницаемость клеток органелл и плазмолеммы для различных веществ. Более богаты фосфатидами семена бобовых и масличных культур.

Представителем группы жироподобных веществ фосфатидов является лецитин – производное диглицеридфосфорной кислоты. Лецитин встречается в цитоплазме всех деятельных клеток, но накапливается преимущественно в семенах.

Фитин – производная циклического соединения шестиатомного спирта инозита – является кальциевомагниевой солью инозитфосфорной кислоты. Он содержится во всех частях и тканях растений, но откладывается главным образом в семенах и используется как источник фосфора при прорастании семени. По данным Т. Н. Кулаковской, в зерне пшеницы и сене клевера преобладают органические соединения фосфора, прежде всего фитин (табл. 6.1).

% Р 2 О 5 к сухому веществу

Особенно чувствительны растения к недостатку фосфора в начальных фазах роста и развития, когда корневая система еще недостаточно развилась. Большие запасы фосфора в семенах способствуют хорошему росту растений в первый период жизни за счет распада веществ семени и передвижению продуктов распада в растущие части. Оптимальное фосфорное питание способствует развитию корневой системы: корни глубже проникают в почву и больше ветвятся, благодаря чему улучшается снабжение растений влагой и питательными веществами. Фосфор способствует более экономному расходованию влаги, что особенно важно в засушливые периоды. Хорошее фосфорное питание улучшает перезимовку озимых культур, благодаря достаточному накоплению сахаров в узлах кущения с осени.

Отрицательные последствия недостатка фосфора в ранний период не могут быть исправлены впоследствии даже при обильном фосфорном питании. Растения остаются низкорослыми, замедляется их развитие, они позднее цветут и созревают. Это связано с тем, что клетки не могут делиться, если фосфора или других элементов недостаточно для образования дополнительного ядра. Таким образом, в отличие от растений, испытывающих недостаток азота и имеющих поэтому «сокращенный» цикл развития, растения при недостатке фосфора «физиологически более молоды».

Во время образования и, особенно, созревания репродуктивных органов у всех культур происходит передвижение фосфора из вегетативных органов в репродуктивные. Достаточное снабжение растений фосфором в период формирования репродуктивных органов ускоряет образование и созревание последних. Так, при достаточном обеспечении фосфором на протяжении вегетационного периода зерновые созревали на 5–6 дней раньше, чем испытывавшие его дефицит. При нормальном фосфорном питании изменяется структура урожая в сторону увеличения наиболее ценной репродуктивной части: у зерновых культур возрастает доля зерна в массе биологического урожая, у корнеплодов – корнеплодов и т.д.

Большую роль в жизни растений играют минеральные соединения фосфора: кальциевые, магниевые, калийные, аммониевые и другие соли ортофосфорной кислоты. Минеральный фосфор является не только резервом для синтеза органических фосфорсодержащих соединений, но и повышает буферность клеточного сока, поддерживает тургор и другие жизненно важные процессы в клетке. Усиливая способность растительных клеток удерживать воду, фосфор тем самым повышает устойчивость растений к засухам и низким температурам.

Уровень снабжения растения фосфором зависит не только от его содержания в почве, но и от обеспеченности почвы другими элементами. Так, при недостатке цинка снижается поступление и использование растениями фосфора; высокое содержание в почве меди, наоборот, снижает потребность растений в фосфоре.

Фосфор ослабляет вредное влияние на растения подвижного алюминия на кислых почвах. Подвижные формы алюминия отрицательно влияют на обмен веществ, подавляют образование фосфатидов, тормозят превращение моносахаридов в сахарозу и более сложные органические соединения, задерживают образование белков. Фосфор, связывая подвижный алюминий почвы, фиксирует его в корневой системе, тем самым улучшается углеводный и азотистый обмен в растениях.

Фосфор легко передвигается внутри растения и из более старых листьев и тканей может поступать к зонам роста, т.е. реутилизироваться (использоваться повторно). Внешними признаками недостатка фосфора являются скручивание краев листьев, их более темная, грязно-зеленая окраска. Это связано с тем, что рост листьев при недостатке хлорофилла задерживается сильнее, чем образование хлорофилла. Однако при избытке азота растения также имеют темно-зеленую окраску из-за большого содержания хлорофилла. При недостатке фосфора, кроме того, вследствие образования антоциана нередко появляются красноватые и фиолетовые тона, прежде всего на основных стеблях, влагалищах листьев и черенках. Сильнее признаки недостатка фосфора проявляются у старых и нижних листьев.

Избыток фосфора также неблагоприятен для растений. В этом случае они содержат много фосфора в минеральной форме, особенно в вегетативных органах, преждевременно созревают и не успевают синтезировать хороший урожай. При избытке фосфора ухудшается питание цинком, что приводит к заболеванию плодовых культур розеточностью.

Существует тесная связь между азотным и фосфорным питанием. Фосфор выступает в роли спутника азота и белковых соединений, в растениях его содержится в два-три раза меньше, чем азота. При недостатке фосфора замедляется синтез белков, накапливается больше нитратов. Поэтому дозы азотных и фосфорных удобрений должны быть сбалансированными, особенно при внесении высоких доз азота.

Большое значение имеет фосфор в жизни человека и для сельскохозяйственных животных. Он входит в состав костной ткани и незаменим в процессах, от которых зависят основные жизненные функции (обмен веществ, размножение и т.д.). При недостатке фосфора у человека и животных развивается остеопороз и другие заболевания костей. Суточная потребность человека в фосфоре – 1–1,5 г.

Существует достоверная связь между содержанием фосфора в кормах и продуктивностью животных. Причем введение в рацион скота кормовых фосфатов не может полностью компенсировать дефицит фосфора. Он должен в достатке содержаться в натуральных кормах, а значит, и в почве под посевами кормовых культур. Оптимальное содержание фосфора в кормах – 0,35–0,5 % сухого вещества.

Похожая информация.

Фосфор -- один из необходимых элементов питания. По выражению академика Ферсмана «Фосфор - элемент жизни и мысли». Без него невозможна жизнь не только высших растений, но и простейших организмов. Фосфор входит в состав многих веществ, которые играют важнейшую роль в жизненных явлениях. Его находят в нуклеиновых кислотах (РНК и ДНК), т.е. фосфор принимает участие в синтезе белков и в передаче наследственных свойств и биологической информации. Очень важную роль играют макроэргические соединения, содержащие фосфор, например АТФ. Она является главным аккумулятором энергии и ее переносчиком для многих синтетических процессов. В частности, без АТФ не будут идти процессы фотосинтеза и дыхания. аденозиндифосфат растение фотосинтез

Фосфор - спутник азота; там, где есть азот - присутствует и фосфор. В растениях он представлен минеральными и органическими соединениями. Минеральные фосфаты присутствуют в тканях растений чаще всего в виде кальциевых, калиевых, магниевых солей ортофосфорной кислоты. Несмотря на то, что они содержатся обычно в небольших количествах, они играют важную роль в создании буферной системы клеточного сока и служат резервом для образования органических фосфорсодержащих соединений. В растениях преобладают и играют наиболее важную роль органические соединения. К ним относятся нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, фосфопротеиды, фосфатиды, фитин, сахарофосфаты, макроэргические соединения и др. Среди них на первое место следует поставить нуклеиновые кислоты. Это сложные высокомолекулярные вещества, которые участвуют в самых важных процессах жизнедеятельности: РНК (рибонуклеиновая) - в синтезе специфических для данного организма белков, ДНК (дезоксирибонуклеиновая) - в передаче наследственных свойств и переносе биологической информации. Нуклеиновые кислоты с белками образуют сложные белки нуклеопротеиды, которые содержатся в эмбриональных тканях и клеточных ядрах. Важной группой являются фосфопротеиды - соединения белковых веществ с фосфорной кислотой. Сюда относятся белки - ферменты, которые служат в качестве катализаторов многих биохимических процессов.

Фосфатиды (или фосфолипиды) играют очень важную биологическую роль. Они образуют белково-липидные молекулы, которые способствуют проницаемости в клетку различных веществ. Находятся фосфатиды в любой растительной клетке, но наиболее высоким их содержанием отличаются семена, особенно масличных и бобовых культур.

Важным соединением является фитин. Фитина много в молодых органах и тканях и, особенно - в семенах, в виде запасного вещества. При прорастании семян освобождается фосфорная кислота, которая используется молодым растением. В семенах бобовых и масличных культур фитин составляет 1--2% веса сухой массы, в семенах злаков --0,5--1,0%. Большую роль в процессах фотосинтеза, дыхания и при взаимных превращениях углеводов (сахарозы, крахмала) играют сахарофосфаты. Содержание сахарофосфатов в растениях изменяется в зависимости от возраста растений, условий их питания и других факторов и составляет от 0,1 до 1,0% веса сухой массы. Общее содержание фосфора в растениях много ниже, чем азота и колеблется от 0,3 до 2% (азота - 1 - 5%). Богаты фосфором молодые растущие ткани; много его накапливается в товарной части урожая (в генеративных органах). Фосфор ускоряет созревание растений. Под его влиянием в листьях ускоряются процессы распада белков и переход продуктов распада в репродуктивные органы, в частности, в зерно. Так как фосфор играет большую роль в углеводном обмене, фосфорные удобрения способствуют накоплению сахаров в свекле, а в клубнях картофеля - крахмала. Хорошее фосфорное питание способствует лучшей перезимовке озимых культур, плодовых и ягодников.

Таким образом, фосфор принимает самое непосредственное участие во многих процессах жизнедеятельности растений, и обеспечение высокого уровня фосфорного питания -- одно из важнейших условий получения больших урожаев сельскохозяйственных культур. Фосфор содержится в растениях в значительно меньших количествах, чем азот. В почве он встречается в минеральной и органической формах. Находящийся в органических соединениях фосфор становится доступным растениям только после минерализации (разложения) органического вещества. Главным источником фосфорного питания служат соли ортофосфорной кислоты Н 3 РО 4 , хотя доказано, что растения могут использовать и соли других фосфорных кислот: метафосфорной, пирофосфорной и других.

Фосфорная кислота - трехосновная; она может отдиссоциировать три аниона:

Н 3 РО 4 Н 2 РО 4 - НРО 4 2- РО 4 3-

рН=5-6 рН=6-7 усваивается в щелочной среде

Наиболее благоприятный рН для доступности фосфора - от близкого к нейтральному до слабокислого. Почвы со слабощелочной реакцией обычно характеризуются обилием кальция. В таких условиях фосфор переходит в малорастворимые фосфаты кальция и обычно возникает недостаточность фосфора. Доступность растениям различных солей фосфорной кислоты зависит от их растворимости. Наиболее растворимы в воде соли фосфорной кислоты с одновалентными катионами калия, натрия, аммония. Они хорошо усваиваются растениями:

Н 2 РО 4 - + К + = КН 2 РО 4 НРО 4 2- + 2К + = К 2 НРО 4 РО 4 3- + 3К + = К 3 РО 4

С двухвалентными катионами образуются соли различной растворимости:

Н 2 РО 4 - + Са 2+ Са(Н 2 РО 4) 2 -однозамещенный фосфат кальция (монофосфат Са); водорастворимое соединение (составляет основу суперфосфата)

НРО 4 2- + Са 2+ СаНРО 4 - двухзамещенный фосфат кальция (дифосфат Са); нерастворимое в воде соединение, но растворимо в слабых кислотах, в том числе органических. Благодаря кислотности почвы и корневых выделений также является важным источником фосфорного питания (составляет основу преципитата)

РО 4 3- + Са 2+ Са 3 (РО 4) 2 - трехзамещенный фосфат кальция. Нерастворимое в воде и слабых кислотах соединение (составляет основу фосфоритной муки). Это соединение может частично растворяться и усваиваться только в кислой (не насыщенной основаниями) почве.

С трехвалентными катионами (Аl,Fе) фосфаты образуют труднорастворимые соединения (АlРО 4 ,FеРО 4), доступные растениями только в свежеосажденном виде

Количество растворенных фосфатов с увеличением влажности возрастает и, следовательно, увеличивается обеспеченность растений фосфором. Так, например, почвы тяжелого гранулометрического состава удерживают большее количество воды, чем легкие, и поэтому содержат больше фосфора в растворе. А. В. Соколов отмечает, что во влажные годы растения обнаруживают меньшую потребность в фосфоре и слабее отзываются на внесение фосфорных удобрений, чем в сухие годы. Большинство растений легче поглощает Н 2 РО 4 - , чем НРО 4 2- .